Mae'r erthygl hon yn dadansoddi achosion foltedd sero. Yn canolbwyntio ar y ffenomen o sero foltedd yn y batri a achosir gan burrs electrod. Trwy nodi achos y cylched byr, ein nod yw datrys y broblem yn union a deall yn well bwysigrwydd rheoli burrs electrod yn ystod y cynhyrchiad.
Arbrawf
1. Paratoi batri
Mae'r arbrawf hwn yn defnyddio deunydd manganad cobalt nicel lithiwm (NCM111) fel y deunydd gweithredol cadarnhaol. Cymysgwch y deunydd gweithredol positif, SP carbon black, rhwymwr PVDF, a hydoddydd NMP ar gymhareb màs o 66:2:2:30 i wneud slyri. Mae'r slyri wedi'i orchuddio ar ffoil alwminiwm 15 μm o drwch wedi'i orchuddio â charbon, a maint y cotio ar un ochr yw 270 g/m2. Rhowch yr electrod positif mewn popty ar dymheredd o (120 ±3) gradd i sychu am 24 awr, ac yna cynhelir y broses galendr i wneud dwysedd cywasgedig yr electrod 3.28g/cm3. Mae'r deunydd gweithredol negyddol yn defnyddio deunydd titanate lithiwm Li4Ti5O12. Cymysgwch y deunydd gweithredol negyddol, asiant dargludol du carbon SP, rhwymwr PVDF a thoddydd NMP yn ôl y gymhareb màs o 52:2:2:44 i wneud slyri. Mae'r slyri anod wedi'i orchuddio ar ffoil alwminiwm 15 μm o drwch wedi'i orchuddio â charbon, a maint y cotio ar un ochr yw 214 g/m2. Rhowch yr electrod negyddol mewn popty ar dymheredd o (110±3) gradd i sychu am 24 awr, ac yna perfformiwch broses dreigl i wneud dwysedd cywasgedig y darn electrod 1.85g/cm3. Mae'r electrod sych yn cael ei dorri'n ddarnau â lled (136.0 ± 1.0) mm, ac ni ddylai'r burrs electrod fod yn fwy na 12μm. Mae'r electrolyte yn defnyddio 1mol/L LiPF6/EC+EMC+DMC (cymhareb cyfaint 1:1:1). Mae'r gwahanydd yn wahanydd mandyllog polyethylen (PE) 20 μm o drwch. Mae'r deunyddiau uchod wedi'u cydosod i 66160 o gelloedd gyda chynhwysedd dylunio o 45Ah. Ar ôl dirwyn a chydosod, cafodd gorchudd uchaf y gragen alwminiwm ei weldio a'i selio, a gosodwyd y celloedd arbrofol mewn popty ar dymheredd o (85 ± 3) gradd i sychu am 24 awr.
Ar ôl sychu, llenwi'r celloedd batri, a swm yr electrolyt yn 200g. Ar ôl llenwi electrolyte, gadawyd y celloedd i sefyll ar dymheredd yr ystafell am 72 awr. Ar ôl y sefyll, profwyd yr holl gelloedd arbrofol ar gyfer foltedd cylched agored (OCV), a chofnodwyd gwrthiant mewnol a foltedd y batri.
2. Prawf codi tâl
Wrth berfformio dadansoddiad gwrthiant mewnol a foltedd, defnyddiwch brofwr gwrthiant mewnol AC ar gyfer profi. Defnyddiwch y 5V-50System profi perfformiad batri manylder uchel i brofi perfformiad gwefru'r batri. Ar gyfer celloedd sydd wedi'u gadael yn sefyll ar ôl eu llenwi, wrth berfformio prawf foltedd, cylchredwch y gell yn fyr yn gyntaf i leihau ei foltedd i 0, sef cell sero-foltedd.
Yna perfformiwch brawf gwefru ar y gell sero-foltedd. Pan fo'r tymheredd amgylchynol yn (25 ± 3) gradd, defnyddir cerrynt gwahanol (fel 1A, 2A a 3A) ar gyfer gwefru. Cynhaliwyd yr arbrofion yn nhrefn cerrynt o fach i fawr ac amser o fyr i hir. Gosodwyd yr amser codi tâl i 5 eiliad, 10 eiliad a 25 eiliad yn y drefn honno. Arsylwch y newidiadau mewn foltedd batri ar ôl pob amser codi tâl.
3.Self-rhyddhau prawf
Defnyddiwch brofwr dau ddimensiwn ar gyfer dadansoddiad electrod burr. Defnyddiwch brofwr gwrthiant mewnol AC ar gyfer ymwrthedd mewnol a dadansoddiad foltedd. Defnyddio 5V-50System profi perfformiad batri manylder uchel i brofi perfformiad trydanol. Defnyddiwch flwch tymheredd uchel ac isel i reoli tymheredd y celloedd. Ar ôl y celloedd sero-foltedd cyn ffurfio yn cael ei gyhuddo, y ffiwsiau burr a sero foltedd bellach yn ymddangos. Profwch broses ffurfio arferol y batri hwn. Mae'r broses ffurfio fel a ganlyn:
① Ar ôl i dymheredd y blwch tymheredd uchel gyrraedd 120 gradd, arhoswch am 120 munud.
② Gwefru gyda 1.0 gwaith C cyfredol i'r foltedd torri i ffwrdd o 2.8V, yna newid i wefru foltedd cyson. Yr amser terfyn codi tâl yw 2 awr.
③ Arhoswch am 10 munud.
④ Rhyddhau gyda 1.0 gwaith C cyfredol i'r foltedd torri i ffwrdd o 1.5V, ac yna newid i ollyngiad foltedd cyson. Yr amser terfyn rhyddhau yw 2 awr.
⑤ Arhoswch am 10 munud.
⑥ Ailadroddwch gamau 2 i 5 3 o weithiau.
⑦Tâl gyda 1.0 gwaith C cyfredol, amser codi tâl yw 0.7 awr, yna codi tâl gyda foltedd cyson 2.3V, cerrynt torri i ffwrdd yw 0.45A.Conduct hunan-ollwng prawf ar y celloedd a ffurfiwyd. Defnyddiwch y dull o brofi foltedd statig a phrofwch y foltedd am ddim llai na dau fis. Ar ôl i'r celloedd gael eu gadael yn sefyll ar dymheredd ystafell (25 ± 5) gradd am 24 awr, caiff y foltedd cylched agored ei brofi a'i gofnodi. Yn dilyn hynny, parhaodd y celloedd i sefyll ar dymheredd yr ystafell am fis a dau fis, ac yna cafodd y foltedd cylched agored ei brofi a'i gofnodi eto.
Canlyniadau a thrafodaeth
1. Cymhariaeth o foltedd batri cyn ffurfio
Mae Ffigur 1 yn dangos y newidiadau foltedd batri yn ystod codi tâl 1A a 2A ac ar ôl stopio codi tâl. Gellir gweld o'r ffigur y gall batri sero-foltedd gael ei ystyried yn fras fel cylched byr a achosir gan burrs mewnol. Gall y batri wrthsefyll prawf cyfredol o lai na 2A o fewn 1 munud. Pan fydd y cerrynt codi tâl yn 1A a 2A, oherwydd y cylched byr a achosir gan burrs mewnol, mae'r foltedd yn cyrraedd gwerth sefydlog ac nid yw'n newid mwyach. Pan fydd codi tâl yn cael ei atal, mae'r foltedd yn dychwelyd yn gyflym i 0.
Parhau i gynyddu'r cerrynt codi tâl, newid y cerrynt codi tâl i 3A, a gosod yr amser codi tâl i 5s, 10s, a 25s yn y drefn honno. Dangosir y gromlin prawf gwefru batri yn Ffigur 2.
Yn ôl yr arsylwi yn Ffigur 2, pan fydd y cerrynt codi tâl yn cyrraedd 3A, mae newid foltedd y batri yn debyg i un codi tâl 1A a 2A o dan yr amser codi tâl o 5 eiliad a 10 eiliad. Wrth i'r amser codi tâl ymestyn, pan fydd yr amser codi tâl yn fwy na 10 eiliad, mae'r foltedd yn codi'n araf. Pan fydd yr amser codi tâl yn cyrraedd 20 eiliad, mae'r foltedd yn codi'n gyflym. Ar ôl stopio codi tâl, mae'r foltedd yn gostwng yn araf, ac nid yw'r ffenomen sero foltedd blaenorol yn ymddangos mewn cyfnod byr o amser.
Yn seiliedig ar gyflymder newid foltedd wrth godi tâl, gellir dod i'r casgliad bod y burrs y tu mewn i'r batri wedi'u hasio'n thermol oherwydd y gwres a gynhyrchir trwy godi tâl. Cyn i'r burrs ffiwsio, mae'r foltedd yn dangos cam sy'n codi'n araf o fewn 10 i 20 eiliad ar ôl dechrau codi tâl.
Ar ôl 20 eiliad, mae'r burr yn asio, ac mae foltedd y batri yn codi'n gyflym. Ar ôl rhoi'r gorau i godi tâl, mae foltedd y batri yn gostwng yn araf. Mae'n werth nodi, ar ôl y ffiwsiau burr, bod amhureddau metel yn dal i fod y tu mewn i'r batri, gan achosi hunan-ollwng yn gyflymach na batris arferol. Felly, ar ôl normaleiddio'r batri, mae angen profi ei gyfradd hunan-ollwng.
2. Cymhariaeth hunan-ollwng batri ar ôl ffurfio
Cafodd y batri a ddewiswyd ar gyfer yr arbrawf ei wefru a'i ollwng yn unol â'r broses ffurfio uchod. Ar ôl cam ⑦, roedd cyflwr tâl (SOC) y batri tua 80%. Cynhaliwyd prawf hunan-ollwng y batri ar dymheredd yr ystafell a'i gymharu â batris sy'n cynnwys amhureddau o'r un swp. Dangosir data’r prawf yn Nhabl 1.
Gellir gweld o Dabl 1 bod yr hunan-ollwng batri a achosir gan burrs yn bodoli ac yn cael effaith ar allu cadw tâl y batri. Gall dadansoddi achosion annormaleddau hunan-ollwng trwy gerrynt gwefru adlewyrchu'n reddfol sefyllfa annormal burrs electrod yn ystod y broses weithgynhyrchu.
Mae hyn yn dangos bod angen cryfhau gofynion rheoli prosesau ymhellach yn ystod y broses gynhyrchu a chynnal y torrwr mewn modd amserol i sicrhau perfformiad batri a lleihau peryglon diogelwch. Ar ôl i'r burr gael ei chwythu, mae yna amhureddau metel o hyd y tu mewn i'r electrod.
Yn ôl y data hunan-ollwng ar ôl mesur cynhwysedd y batri, gellir dod i'r casgliad, ar ôl i batri arferol gael ei adael ar dymheredd yr ystafell am fis, bod y foltedd yn gostwng tua 7mV; ar ôl dau fis, mae'r foltedd yn gostwng tua 10mV. Mae hyn yn dangos bod cyfradd hunan-ollwng batris â burrs gormodol yn fwy na chyfradd batris arferol. Gan ystyried y foltedd cyn ffurfio a'r dadansoddiad data hunan-ollwng ar ôl rhannu cynhwysedd, gellir dod i'r casgliad y bydd gormod o burrs yn arwain at berfformiad cadw tâl batri annormal. Ni fydd y burrs sy'n bresennol ar yr electrodau batri yn diflannu'n llwyr a bydd yn effeithio ar berfformiad y batri yn y tymor hir.
I grynhoi, mae burrs yn cael effaith negyddol ar berfformiad batri, felly mae angen cymryd mesurau i leihau ffurfio burrs yn ystod y broses weithgynhyrchu i sicrhau perfformiad a diogelwch batri.
Casgliad
Yn y broses gweithgynhyrchu batri, mae rheoli maint burrs electrod yn baramedr allweddol. Pan fydd burr yn achosi cylched byr, bydd foltedd y batri yn dod yn 0 ar ôl llenwi. Trwy wefru batri cylched byr a achosir gan burr â cherrynt bach, gellir gweld foltedd sefydlog. Pan fydd y presennol yn cyrraedd gwerth ffiws y burrs, mae yna amhureddau metel o hyd y tu mewn i'r batri, a fydd yn parhau i effeithio ar hunan-ollwng y batri, gan arwain at gyfradd hunan-ollwng uwch na batris arferol. Gellir defnyddio'r dull hwn i nodi cylchedau byr batri a achosir gan burrs yn ystod gweithgynhyrchu batri. Trwy arsylwi newidiadau mewn foltedd, gallwn arwain y gwaith o gryfhau arolygiadau o offer hollti, marw-dorri a dirwyn i ben yn ystod y broses gynhyrchu batri er mwyn osgoi cynhyrchu llawer iawn o fatris heb gymhwyso. Felly, trwy godi tâl ar fatris cylched byr a achosir gan burrs â newidiadau foltedd cerrynt isel a monitro, gellir nodi problemau yn y broses gweithgynhyrchu batri yn effeithiol a gellir arwain rheolaethau proses perthnasol i sicrhau ansawdd a pherfformiad batri.
